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1 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Groupe de Travail "Fondations d’é

1 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Groupe de Travail "Fondations d’éoliennes" Approche pour le dimensionnement des renforcements de sol par inclusions rigides Cyril Plomteux - MENARD Journée du 20 octobre 2009 Journée technique du CFMS 2 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Sommaire 1. Présentation du principe de la solution de renforcement de sol par inclusions rigides sous fondation d'éolienne: • Coupe type • Matelas de répartition • Implantation type des colonnes 2. Spécifications techniques spécifiques des éoliennes viss-à-vis des inclusions rigides: • Capacité portante ELS/ELU et contraintes appliquées • Tassements admissibles • Kphi;dyn , efforts cycliques et résonance du système • 3. Dimensionnement et vérification du renforcement de sol: • Répartition des contraintes dans le matelas • Transmission des efforts verticaux • Transmission des efforts horizontaux et cisaillement admissibles 3 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Renforcement de sol par Inclusions Rigides Sol compressible 4 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Renforcement de sol par Inclusions Rigides ►Réduction de la charge supportée par le sol Réduction des déformations; Augmentation de la capacité portante; ►Matelas de répartition Diffusion des contraintes entre le sol et les inclusions; Effet fusible vis-à-vis des efforts horizonttaux et des vibrations; 5 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 TN H2 H1 NF D Matelas de répartition Matériaux du site recompactés Plate-forme de travail Inclusions rigides Renforcement de sol par Inclusions Rigides 6 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Implantation des Inclusions -10.50 -5.50 -0.50 4.50 9.50 Renforcement de sol par Inclusions Rigides 7 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 8 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 9 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 10 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Sommaire 1. Présentation du principe de la solution de renforcement de sol par inclusions rigides sous fondation d'éolienne: • Coupe type • Matelas de répartition • Implantation type des colonnes 2. Spécifications techniques spécifiques des éoliennes vis-à-vis des inclusions rigides: • Capacité portante ELS/ELU et contraintes appliquées • Tassements admissibles • Kphi;dyn , efforts cycliques et résonance du système 3. Dimensionnement et vérification du renforcement de sol: • Répartition des contraintes dans le matelas • Transmission des efforts verticaux • Transmission des efforts horizontaux et cisaillement admissibles 11 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Spécifications tecniques ► Spécifications techniques spécifiques d’une fondation d’éolienne 1. Capacité portante du sol ELS / ELU : typiquement 250 kPa / 400 kPa 2. Coefficients de réaction équivalents en vertical Kv, en horizontal Kh et en rotation Kφ φ φ φ du sol renforcé (ou module de déformation équivalent Ev et Eh) 3. Tassements différentiels admissibles (20 ans) : typiquement < 3 mm/m 4. Angle de frottement sous la fondation 5. Raideur en rotation équivalente du sol renforcé Kφ φ φ φ en conditions “dynamiques”(petites déformations) c’est à dire pour ε = 10-3 / 10-5 de manière à éviter la résonance du système : valeur minimale à obtenir 12 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Contraintes appliquées – Capacité portante hypothèses densités : béton armé 2.5 T/m3 terres sur assiette 1.8 T/m3 Données géométriques diamètre fût 7 m pente 0% H1 0.05 m H2 0.25 m H3 1.8 m GWT 0 m H4 0.6 m diamètre semelle 20.4 m surface semelle 326.851 m² Dimensions semelle volume socle 1.9242 m3 volume fût 9.6211 m3 Poids massif 12 354 kN volume assiette 482.61 m3 volume total 494.15 m3 Poids terres 6 731 kN Volume terres sur assiette 373.93 m3 Poids total 19 084 kN Efforts sur socle (non pondérés) (Entrer les cas de charges dans l'ordre alphabétique) Cas Type N H M Mtorsion Vent C.P. mât Poids morts Eau (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (H et M) (N) (BA + terre) 1 1-1.5f elu 4370 1100 102820 5490 1.50 1.35 1.35 1.00 2 2-1.5f elu 4370 1100 102820 650 1.50 1.00 1.00 1.18 3 3-2.2b elu 4340 1170 103140 3200 1.10 1.00 1.00 1.00 4 4-1.5p els 4400 1120 101690 2150 1.00 1.00 1.00 1.00 5 5-lift-off els 4500 670 54310 3580 1.00 1.00 1.00 1.00 6 7 Résultats Cas Exentricité % comprimé σ σ σ σmax σ σ σ σmin σ σ σ σref Sref Qref d0 (m) (kPa) (kPa) (kPa) (m²) (kN) (m) 1 1-1.5f 5.01 68% 329.25 0.00 223.43 221.68 49 530 0.0062 2 2-1.5f 6.77 45% 449.74 0.00 288.89 146.73 42 391 0.0062 3 3-2.2b 4.99 68% 243.58 0.00 165.29 222.53 36 782 0.0048 4 4-1.5p 4.46 75% 212.58 0.00 143.70 245.29 35 249 0.0042 5 5-lift-off 2.38 100% 139.49 4.82 96.00 326.85 31 379 0.0025 6 0 7 0 ►Cas de charges dimensionnant à l’ELS qp, ELS rare, à l’ELU fond et ELU acc, ►Semelle parfois partiellement décomprimée sous certains cas de charges, ►Augmentation très significative des contraintes en fonction du pourcentage comprimé, semelle circulaire 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 e/       p/   m 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% sp/sm % surface comprimée 13 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Implantation des Inclusions -10.50 -5.50 -0.50 4.50 9.50 Contraintes appliquées – Capacité portante 14 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Contraintes appliquées – Capacité portante ►ELS qp – DLC1.0 ►ELU fond – DLC 1.5 Charge maximale par CMC -10.5 -5.5 -0.5 4.5 9.5 R NB CMC Qmin Qmax 9.2 34 26 307 8 27 50 316 6 22 95 326 4 12 159 342 2.1 6 218 322 0 1 212 212 ►ELS rare – DLC 1.5 Charge maximale par CMC -10.5 -5.5 -0.5 4.5 9.5 R NB CMC Qmin Qmax 9.2 34 53 457 8 27 2 455 6 22 5 437 4 12 3 417 2.1 6 109 343 0 1 178 178 Charge maximale par CMC -10.5 -5.5 -0.5 4.5 9.5 R NB CMC Qmin Qmax 9.2 34 175 927 8 27 53 868 6 22 217 715 4 12 176 514 2.1 6 16 207 0 1 0 0 15 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 ρ1, E*1 ρ2, E*2 ρ3, E*3 H θ ϕ. K M = ρ1, E*1 ρ2, E*2 ρ3, E*3 H θ h K V V ∆ = . r H d K H . = Déplacements de la fondation 16 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Déplacements de la fondation oed E h h σ = ∆ 17 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 + 1.30 + 0.00 - 6.00 -20.00 Cotes / TN 20.4 m 6 2 5 1 3 4 Déplacements de la fondation 18 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 • Déformations verticales et horizontales (6 m) Déplacements de la fondation 19 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 20.4 m 6 2 5 1 3 4 + 1.30 + 0.00 -12.00 -20.00 Cotes / TN Déplacements de la fondation 20 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 • Déformations verticales et horizontales (12 m) Déplacements de la fondation 21 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Modulus Degradation Curve (Vucetic & Dobry, 1991) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01 1.00E+00 1.00E+01 γ γ γ γ c Cyclic Shear Strain (%) G/Gmax PI=0 PI=15 PI=30 PI=50 PI=100 PI=200 Modulus Degradation Curve (Seed et al., 1984) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01 1.00E+00 1.00E+01 γ γ γ γ c Cyclic Shear Strain (%) G/Gmax s'm<1 (ksc) 1<s'm<3 (ksc) 3<s'm (ksc) Gravel (Average) Comportement en petites déformations 22 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Sommaire 1. Présentation du principe de la solution de renforcement de sol par inclusions rigides sous fondation d'éolienne: • Implantation type des colonnes • matelas de répartition • coupe type 2. Spécifications techniques spécifiques des éoliennes viss-à-vis des inclusions rigides: • Capacité portante ELS/ELU et contraintes appliquées • Tassements admissibles • Kphi;dyn , efforts cycliques et résonance du système 3. Dimensionnement et vérification du renforcement de sol: • Répartition des contraintes dans le matelas • Transmission des efforts verticaux • Transmission des efforts horizontaux et cisaillement admissibles 23 CFMS – Journée Technique du 20 octobre 2009 Répartition des contraintes dans le matelas Z Hr - Z p Partie de la charge de surface transmise au sol compressible s a z β Charge transmise à l’inclusion 1 Z Hr - Z p qp + qs + s a z ( ) ( ) p H A A q p H A Q E r p p r p + = + = + + . . . . . γ γ ( )( ) ( ) ( )( ) p H q p H A A A A q p H A A Q SSR r s r p p s r p s + = + − − = + − uploads/Voyage/ plomteux.pdf